小麦Hussar衍生品系抗叶锈病基因分析

以抗叶锈病小麦品系Hussar的衍生品系H103P为抗病亲本,郑州5389为感病亲本杂交得到的234个F4家系群体为材料,进行抗叶锈病基因定位分析。利用带有不同毒力的16个叶锈菌生理小种进行苗期抗叶锈性鉴定,结果表明周麦22及携带Lr13、Lr23和Lr16单基因的载体品种对16个叶锈菌生理小种均表现感病,H103P对除PHKT外的所有小种表现抗病,表明H103P抗叶锈性与携带Lr13、Lr23和Lr16单基因的载体品种不同。利用5种强毒力混合菌种(THTT、PHTT~((2))、FHJS~((2))、PHKS、PHTT~((1)))进行田间抗叶锈性鉴定,结果表明H103P、SAAR、周麦22以及Lr13载体品种田间表现均为高抗,234个F4家系群体抗性呈连续性分布,在田间表现出良好的成株期抗性。抗叶锈病基因定位分析结果表明,在小麦品系H103P中定位到1个位于小麦2BS染色体上的抗叶锈病基因,暂命名为LrHu。利用含有Lr13的特异性引物对H103P和郑州5389的扩增产物进行特异性酶切,结果发现小麦品系H103P含有抗叶锈病基因Lr13。小麦抗叶锈病基因LrHu与Lr13的关系还需...     

小麦条锈菌条中31号生理小种SCAR检测标记的建立

建立小麦条锈菌Pucciniastriiformisf.sp.tritici生理小种的快速分子检测技术对我国小麦条锈病的监测和防治策略的制定具有重要价值,本文首次报道了利用SCAR—PCR技术进行条锈菌生理小种分子检测的方法。通过对我国目前主要优势小种条中31号RAPD片段的规模筛选,在对特异片段回收、克隆、测序的基础上,设计特异PCR引物,成功获得了条中31号生理小种专化的SCAR检测标记。     

小麦隐匿柄锈菌与小麦互作不同阶段的基因差异表达分析

[目的]小麦叶锈病是影响小麦生产主要病害之一,其病原菌新小种的出现和劣势小种上升为优势小种导致抗病品种的抗病性不断被克服.小麦隐匿柄锈菌与小麦互作不同阶段差异表达谱分析对于揭示该病菌致病的分子机制,进而有效防控小麦叶锈病具有重要意义.[方法]利用转录组分析小麦隐匿柄锈菌致病生理小种与感叶锈病小麦品种MuTcLr19亲和...     

小麦品种莱州137抗叶锈性鉴定及基因检测

摘要：小麦叶锈病是小麦生产中的重要病害,培育持久抗叶锈性品种可以有效、经济地控制该病害。本文通过基因推导、分子检测结合系谱分析成株抗性鉴定对小麦重要生产品种中抗病基因进行分析,从而确定小麦品种中所携带的抗病基因。本试验用20个不同毒力的叶锈菌菌系、36个已知抗叶锈基因载体品种以及感病对照品种郑州5389对供试品种莱州137进行苗期抗叶锈病基因推导分析,并分别用12个与抗叶锈病基因连锁的分子标记进行目的基因的分子检测,同时利用系谱分析法来验证莱州137所携带的已知抗叶锈病基因;在2014-2015年度和2015-2016年度将莱州137、慢锈性对照品种SAAR和感病对照品种郑州5389种植于河北农业大学小麦试验田和河南周口黄泛区农场试验田,用田间混合生理小种（FHRT、THTT、THJT）接种进行成株期抗病性鉴定。结果表明,通过苗期基因推导分析,莱州137对小种FGBQ、PGJQ、TGTT、THSM、PHGM、PHST、FHJS、FHGQ、FNTQ、PRSQ和KHGQ表现抗病,而Lr26对FGBQ、PGJQ和TGTT高抗,Lr10和Lr14b分别对小种THSM、PHGM和PHST、PHGM、THTT表现高抗,同时系谱分析和分子检测也验证已知抗叶锈基因Lr26和Lr10,因此在供试品种莱州137中鉴定出Lr26、Lr10、Lr14b以及未知的抗叶锈病基因;根据2年2点的田间抗叶锈病鉴定,莱州137表现出成株抗性特点,且经分子标记检测该品种中未含有Lr34和Lr46,故小麦品种莱州137中含有未知的成株抗叶锈性基因,可作为新的小麦叶锈病抗源加以利用。     

条形柄锈菌吸器特异效应蛋白Hasp68抑制寄主免疫并与小麦组织蛋白酶B互作

作为活体营养专性寄生真菌,条形柄锈菌（小麦条锈病）在侵染过程中通过形成吸器向寄主细胞释放效应蛋白,干扰寄主的防卫反应,促进其侵染与致病。因此,条形柄锈菌效应蛋白的鉴定与功能研究对揭示其毒性机理具有重要意义。本实验室前期完成了条形柄锈菌CYR31生理小种吸器转录组分析,从中鉴定得到一个吸器特异诱导表达分泌蛋白Hasp68,利用农杆菌侵染在烟草细胞中瞬时表达该基因,能够抑制小鼠促细胞凋亡蛋白Bax诱导的细胞程序性死亡,鉴定为条形柄锈菌候选效应蛋白。Hasp68基因全长318bp,编码105_aa,N-端包含20_aa的信号肽,无保守结构域。BlastX分析表明Hasp68为条形柄锈菌特有效应蛋白,在其他真菌中无同源蛋白,且在条形柄锈菌16个菌系中呈较低的序列多态性,表明其在条形柄锈菌的进化过程中相对保守。借助荧光假单胞菌EtHAn的三型分泌系统,在小麦细胞中过表达Hasp68能够抑制由非致病细菌引起的PTI（PAMP-triggered immunity）相关胼胝质的积累;同时,也能抑制小麦与无毒条形柄锈菌互作中ETI（effector-triggered immunity）相关的活性氧爆发和过敏性坏死反应,表明效应蛋白Hasp68具有抑制寄主免疫反应的功能。利用酵母双杂交系统筛选Hasp68在小麦中的互作蛋白,发现其与组织蛋白酶B（cathepsin B）TaCTSB互作,双分子荧光技术进一步验证二者在烟草细胞中共表达存在互作,初步揭示了效应蛋白Hasp68的互作靶标。     

山东省12个主栽小麦品种(系)抗叶锈性分析

本研究旨在明确山东省12个小麦主栽品种(系)抗叶锈性及抗叶锈基因,为小麦品种推广与合理布局、叶锈病防治及抗病育种提供依据。利用2015年采自山东省的5个小麦叶锈菌流行小种的混合小种对这些材料进行苗期抗性鉴定,然后选用15个小麦叶锈菌生理小种对这些品种(系)进行苗期基因推导,并利用与24个小麦抗叶锈基因紧密连锁(或共分离)的30个分子标记对其进行抗叶锈基因分子检测。结果显示,山东省12个主栽小麦品种(系)苗期对该省2015年的5个小麦叶锈菌混合流行小种均表现高度感病。通过基因推导与分子检测发现,济南17含有Lr16,矮抗58和山农20含有Lr26,其余济麦系列、烟农系列、良星系列等9个品种(系)均未检测到所供试标记片段。此外,本研究还对山东省3个非主栽品种进行了检测,结果发现,中麦175含有抗叶锈基因Lr1和Lr37,含有成株抗性基因;皖麦38只检测到Lr26,济麦20未检测到所供试标记片段。综合以上结果,山东省主栽小麦品种(系)所含抗叶锈基因丰富度较低,尤其不含有对我国小麦叶锈菌流行小种有效的抗锈基因,应该引起高度重视,今后育种工作应注重引入其他抗叶锈基因,提高抗叶锈性。     

小麦秆锈菌生理小种21C3CPH和Ug99 SSR标记的筛选

小麦秆锈病是一种专化性很强的大区远距气传病害,曾造成多个小麦种植国家和地区的毁灭性损失,新的强毒力小种Ug99含有对Sr31等多个重要抗秆锈基因的联合毒性,对我国的小麦生产有巨大潜在威胁,因此,加强小麦秆锈菌生理小种的监测和鉴定是有效防治该病害的基础性研究工作和关键环节。现代分子生物学的迅猛发展,为许多研究提供了新的方法和手段,分子标记技术在区分小麦秆锈菌生理小种方面显示了充分的可行性。本研究利用25对SSR引物对7个小麦秆锈菌主要生理小种进行DNA多态性分析,结果显示,所有特异引物对秆锈菌的扩增结果均呈现出丰富的多态性,秆锈菌的不同生理小种之间存在遗传差异。其中引物SSR180在21C3CPH中扩增出205bp的特异性条带;引物SSR6在Ug99中扩增出170bp的特异性条带,经过多次的重复试验,这些特异性条带均能够比较稳定地重复出现,说明引物SSR180和SSR6可用于小种21C3CPH和Ug99的特异性检测。     

条形柄锈菌34号生理小种的分子标记

条形柄锈菌Puccinia striiformis f. sp. tritici 34号生理小种(CYR34)是目前我国毒性谱最宽、毒性最强的生理小种,对小麦生产和抗病品种选育造成了极大的影响。本研究采用RAPD-SCAR分子标记技术,从300条RAPD随机引物中筛选到CYR34的特异引物,通过特异性片段回收、克隆和测序(GenBank登录号为OL907303),依据序列设计出了S2008F34/S2008R34特异性引物,能够从CYR34及接种CYR34的小麦发病叶片总DNA中都扩增出417 bp的目标片段。采用该特异性引物检测2021年陕西渭南、咸阳和宝鸡地区小麦条锈菌CYR34的流行频率分别为8.6%、6.0%和10.8%。该项研究为小麦条锈菌CYR34号生理小种的快速检测提供了技术支撑。     

小麦品系19HRWSN-76的抗叶锈性研究

小麦叶锈病是影响小麦产量的最主要病害之一,CIMMYT品系19HRWSN-76高抗小麦叶锈病,以该品系与感病品系郑州5389杂交得到F2群体,利用叶锈菌生理小种FHJP对F2群体接菌鉴定,结果显示群体的抗感比例符合3∶1的理论比值,推测19HR WSN-76的抗叶锈性由一对显型基因控制,暂命名为Lr HR76。利用分子标记技术和分离群体分组分析法对F2群体进行分子标记检测,位于3DL的SSR标记barc71与该抗病基因连锁,遗传距离为3.0 c M。     

河南省16个主栽小麦品种抗叶锈基因分析

为了明确河南省小麦品种的抗叶锈性及抗叶锈基因的分布,为小麦品种推广与合理布局、叶锈病防治及抗病育种提供依据,本研究利用2015年采自河南省的5个小麦叶锈菌流行小种混合菌株,对近几年河南省16个主栽小麦品种进行了苗期抗性鉴定,然后选用12个小麦叶锈菌生理小种对这些品种进行苗期基因推导,同时利用与24个小麦抗叶锈基因紧密连锁(或共分离)的30个分子标记对该16个品种进行了抗叶锈基因分子检测。结果显示,供试品种苗期对小麦叶锈菌混合流行小种均表现高度感病;基因推导与分子检测结果表明,供试品种可能含有Lr1、Lr16、Lr26和Lr30这4个抗叶锈基因,其中先麦8号含有Lr1和Lr26;郑麦366和郑麦9023含有Lr1;西农979和怀川916含有Lr16;中麦895、偃展4110、郑麦7698、平安8号、众麦1号、周麦16、衡观35和矮抗58含有Lr26;周麦22中含有Lr26,还可能含有Lr1和Lr30;豫麦49-198和洛麦23可能含有本研究中检测以外的其他抗叶锈基因。因此,河南省主栽小麦品种的抗叶锈基因丰富度较低,今后育种工作应注重引入其他抗叶锈性基因,提高抗叶锈性,有效控制小麦叶锈病。     

小麦品系5R618抗叶锈基因的初步定位

5R618是高抗叶锈病小麦品系。为了确定该品系所携带的抗叶锈基因,以5R618与感病小麦品种郑州5389杂交获得F1,自交获得F2分离群体以及F2∶3家系,用叶锈菌生理小种THJP对亲本、F2分离群体以及F2∶3家系进行叶锈抗性鉴定,然后进行分子标记分析。结果显示,5R618对生理小种THJP的抗病性由1对显性基因控制,该基因暂命名为Lr5R。经过亲本和抗感池间分子标记筛选以及F2∶3家系的标记检测,Lr5R定位于染色体3DL上,barc71和STS24-16是Lr5R最近的2个标记,遗传距离分别为0.9 c M和2.1 c M。     

8个小麦育种亲本抗叶锈基因分析

选取19个小麦叶锈菌生理小种对8个小麦育种亲本进行成株期和苗期抗叶锈病鉴定及基因推导,同时利用与24个抗叶锈基因紧密连锁或共分离的31个分子标记进行分子检测。推测出L83#-5与L83#-6含有Lr1,可能含有Lr2c和Lr42;L/PL2003-1含有Lr1,可能含有Lr2c、Lr28和Lr42;贵农13号可能含有Lr28;92R137可能含有Lr2c和Lr28;L201含有Lr1,可能含有Lr2c、Lr16和Lr28;TM可能含有Lr41和其他抗叶锈基因。研究结果表明,测试的8个小麦育种亲本中TM的抗叶锈性最好,具有很好的抗叶锈病应用潜力,可作为小麦抗叶锈病育种的重要抗源。     

15个小麦农家品种抗叶锈基因分析

本研究旨在明确小麦农家品种中可能含有的抗叶锈病基因,为抗源的选择和利用提供理论依据。以15个小麦农家品种、感病对照品种郑州5389和36个含有已知抗叶锈病基因的载体品种为材料,苗期接种19个具有鉴别力的叶锈菌生理小种进行基因推导,同时利用12个与抗叶锈病基因紧密连锁的分子标记进行分析。为明确其成株期抗性,分别于2016-2017年和2017-2018年在河北保定对小麦农家品种、感病对照品种郑州5389与慢锈品种SAAR进行田间接种,调查并记录田间严重度及普遍率。基因推导和分子标记检测结果显示,在15个小麦农家品种中共检测到7个抗叶锈病基因,其中部分品种还有多个抗性基因,如红狗豆含有Lr1和Lr46;黄花麦含有Lr13和Lr34;大白麦含有Lr14b和Lr26;洋麦含有Lr37和Lr46;成都光头含有Lr34和Lr46;墨脱麦和西山扁穗含有Lr26和Lr46。部分品种含有1个成株期慢叶锈病抗性基因,如同家坝小麦、武都白茧儿、边巴春麦-6、白花麦含有Lr34;红抢麦、白扁穗和白火麦含有Lr46。这些携带有效抗叶锈病基因的农家品种,可为小麦抗叶锈病育种提供抗源。     

小麦叶绿体信号识别颗粒54基因的克隆与分析

根据LWSRC336(GenBank登录号为EV254029)的cDNA序列设计引物,从受条锈菌(Puccinia striifor-misf.sp.tritici)诱导的小麦幼叶中提取总RNA,采用RACE与RT-PCR相结合的技术对该基因克隆.测序结果表明,扩增片段长度为1 725 bp,其中包含一个编码481个氨基酸的开放阅读框,与水稻的叶绿体信号识别颗粒54蛋白高度同源.实时荧光定量PCR分析结果显示,该基因在受条锈菌诱导下,在亲和组合中表达趋势明显下调,而在非亲合组合中的表达在24 h之前呈下降趋势,到24 h最低,在72 h又恢复到正常水平,随后又下降.推测条锈菌侵染小麦后,影响了叶绿体蛋白的运输,进而影响了小麦的光合作用.     

叶锈菌侵染的小麦叶片转录组数据分析

选取小麦近等基因系Tc Lr26与其轮回亲本Thatcher(Tc),与叶锈菌生理小种260分别组成不亲和及亲和组合,通过Illumina/Solexa平台的HiSeq~(TM) 2000高通量测序技术对接种叶锈菌后的小麦转录组进行测序,利用Trinity软件将数据组装形成转录本,对所有转录本进行COG、GO和KEGG分类和功能注释、Pathway注释以及蛋白编码区的预测。结果表明,转录组测序片段经de novo拼接共得到87291条平均长度866 bp的Unigenes;通过功能聚类,分别获得25个COG分类、55个GO功能亚类和128条KEGG通路;差异表达基因分析显示,相对于亲和组合,不亲和组合在接种叶锈菌后8 h上调Unigenes4037条,下调Unigenes 1949条;接种后24 h,上调Unigenes 2122条,下调Unigenes 3248条。其中植物与病原物互作过程中的钙信号通路,活性氧爆发及SA信号通路相关基因在不同时间有差异表达,在接种后8 h所表达的差异基因可能与基础防卫反应诱发密切相关,而在接种后24 h的差异表达基因可能与Lr26介导的过敏性防卫反应表达有紧密联系。这为深入分析和发掘小麦抗叶锈病相关基因及系统研究小麦抗锈病分子机制奠定了坚实基础。     

隐匿柄锈菌(小麦叶锈病菌)UP-PCR遗传多样性分析

小麦叶锈病是世界麦区普遍发生的病害。以2008年采集于河北省的29个隐匿柄锈菌(小麦叶锈病菌)单孢子堆分离菌系为试验材料,利用39个小麦抗叶锈近等(单)基因系和7个UP-PCR(Universally Primed PCR)引物对其进行毒性多态性和分子多态性分析。7个UP-PCR引物共检测出48条条带,其中多态性条带41条,多态性百分率为85.42%,表明UP-PCR在隐匿柄锈菌中扩增多态性较高;经聚类分析,遗传相似系数为0.69–0.90,在相似系数0.72处,29个叶锈菌株聚为6组,体现了隐匿柄锈菌菌株间的亲缘关系和差异性,表明UP-PCR技术可用于小麦叶锈病菌群体遗传多样性研究。在物种水平上,隐匿柄锈菌观察等位基因数(Na)为1.85,有效等位基因数(Ne)为1.29,Nei’s基因多样性指数(H)为0.19,Shannon信息指数(I)为0.31,多态位点百分率(P)为85.42%,表明隐匿柄锈菌遗传多样性丰富,其中沧州的群体遗传多样性水平最高,群体内多样性大于群体间多样性。聚类分析表明沧州和石家庄的病菌群体亲缘关系最近,邢台与石家庄的群体亲缘关系最远。隐匿柄锈菌UP-PCR多态性与毒性多态性间无明显相关性,且两者均与地理来源无相关性。     

截形叶螨分子鉴定技术的建立及其应用

叶螨体型微小,田间种群变异较大,传统的形态鉴定方法耗时长,技术难以掌握。为了寻找截形叶螨Tetranychus truncatus Ehara的快速分子鉴定技术,本研究筛选RAPD扩增条带中截形叶螨的特异性引物,并由此转化为稳定的SCAR标记。结果表明,由引物OPB-04扩增截形叶螨出现了一条717 bp的特异性条带(GenBank登录号为JF816665),基于此片段设计了一对特异性的SCAR引物(Tt-303F和Tt-303R),优化PCR扩增条件和程序,从截形叶螨的不同发育阶段中均可成功扩增出一条特异性的303 bp的DNA条带,而在其它近似叶螨种类中未扩增到该条带,且该SCAR引物对在北京地区茄子和菜豆寄主上采集的截形叶螨田间种群上也成功得到了验证。     

河北省12个小麦主栽品种(系)抗叶锈性鉴定及基因分析

为明确河北省12个小麦主栽品种(系)的抗叶锈性及抗叶锈基因,在苗期选用20个不同毒性谱的小麦叶锈菌菌系接种12个小麦品种(系)以及37个含有已知抗叶锈病基因的载体品种以进行基因推导,同时利用11个与已知抗叶锈病基因紧密连锁的分子标记对12个品种(系)进行标记检测。为进一步鉴定成株期抗性,2014-2015年和2015-2016年连续2年分别在河北保定和河南周口对供试材料进行田间严重度调查。结果表明,在12个品种(系)中检测到Lr1、Lr26、LrB和Lr46共4个抗叶锈病基因,其中8个品种(系)推测含有Lr26,石新618可能含有Lr1,藁优2018可能含有LrB,冀5265可能含有Lr46。2年2点的田间鉴定结果表明,石新733、藁优2018和石优17为慢锈品种(系),可作为抗源材料加以利用。     

大蒜E病毒外壳蛋白基因的原核表达及抗血清制备

设计特异性引物PCR扩增了余杭大蒜病样中的大蒜E病毒 (GarV E)的全长CP基因 ,构建原核表达载体并在大肠杆菌中过量表达 ,纯化表达产物后免疫家兔制备抗血清。Westernblot检测结果表明 ,抗血清与GarV E的CP起强的特异性反应。 7个大蒜样品中 ,内蒙古赤峰市、宁夏银川和甘肃天水等 4个样品受到GarV E的侵染。试验也证明了田间GarV E编码的CP分子量为 35kD ,不同于已报道的其他葱X病毒属成员的 2 8kD外壳蛋白     

条形柄锈菌33号生理小种的分子标记

采用RAPD-SCAR分子标记技术,从300条RAPD随机引物中筛选到了对条形柄锈菌Puccinia striiformis f. sp. tritici 33号生理小种特异的2条引物,将特异性片段回收、克隆和测序后（GenBank注册号为AB914691和AB914692）,依据其序列设计出了2对引物S261F33/S261R33和S300F33/S300R33,能够特异性地从33号生理小种基因组DNA及发病小麦叶片总DNA中分别扩增出247bp和763bp的片段,其结果与采用常规的鉴别寄主法鉴定的结果一致。因此,这2对引物都可用于条形柄锈菌33号生理小种的快速鉴定与监测。